高层建筑基坑支护及土方工程技术研究

吴桂松

江苏省华建建设股份有限公司深圳分公司，广东 深圳 518034

高层建筑的基础结构承载压力相对较大，因此在基坑施工中必须做好施工方案及技术优化。具体项目建设施工中要做好当地地质情况、水文环境的勘察，并据此做好基坑支护及土方工程施工方案的设置，以提高基础结构施工质量，为高层建筑结构提供充足支撑，进而为城市发展提供助力。

1 高层建筑基坑支护概述

基坑工程是一项系统性工程，包含设计、施工、现场管理、现场监测等。在当前的建筑模式下，建筑越高，基坑越深。在开挖地下建筑基坑时，若遇到一些障碍，如待开挖空间周围空间小、待开挖空间周围存在无法清除的障碍（相邻建筑物、地下管线等），则这种空间无法放坡，需要预先搭建支护结构进行开挖保护，才能够进行竖直开挖。基坑相关支撑系统的施工难度越来越大，同时基坑支护技术并非是一成不变的，因此需要根据不同的施工要求选择不同的技术。建设稳定、坚固的基坑的前提，是在建设之前勘察地质情况，根据建筑需要决定具体的基坑支护方案。基坑支护技术自身存在较高的风险，因而保持谨慎的态度是降低基坑挖掘过程中风险程度的核心原则。

2 高层建筑基坑支护及土方开挖工程施工注意事项

高层建筑基坑工作的重点是基坑设计和基坑施工方法。这两项工作都应当以实际情况为参考对象，因为深基坑挖掘工作没有一成不变的流程，所以要依据地质、周边环境以及基坑的技术要求进行完善和优化。

2.1 注重环境保护

建筑工程可能会对周边乃至地下的环境造成较为严重的破坏，因此在进行高层建筑深基坑挖掘的过程中应当最大程度地减少对环境的破坏。高层建筑的深基坑挖掘工作可能会对周边环境造成较大影响，尤其是周边有成熟社区的情况下，如果建筑工期拖得太久，势必影响周边建筑。这一问题不可忽略，否则可能引发不可预料的问题，给工程带来难以计算的经济损失，甚至影响整个工程的工期。因此，在高层建筑的深基坑挖掘过程中，应当充分考虑建筑过程对周边环境和建筑物的影响。除此之外，在市区或者周边有成熟社区的地址施工时，更应注意环境保护工作。建筑工地的环境问题包括噪声、空气、粉尘垃圾等。在选择建筑材料时，需充分考虑建筑材料的质量，防止过度影响周边环境。

2.2 严格控制土方开挖质量

工程人员在开挖土方的过程中，要实时监测基坑支护和土体变形，进而有效发现工程存在的隐患，并根据具体情况采取针对性的措施对支护加以完善，形成对土体变形的有效控制；在开挖基坑底部阶段，用有效控制相关的自然因素和人为因素，尽可能减少土体因此而受到的扰动，将土体暴露时间降至最低，设置水平支撑与基坑底部，预防坑底土体隆起或支护桩“踢脚”的现象，使坑底的稳定性符合工程要求。

3 基坑及土方工程施工技术具体应用案例

3.1 工程概况

某高层建筑地上的整体建筑面积为235000m2，地下建筑面积为7520m2。整个建筑地上有20层，地下为1层。

3.2 基坑特点及选型

（1）基坑特点。①该项目的实地标高是-0.2～0.3m，北面的基坑挖深深度为6.9m，其他的挖深为5.5m，视为深基坑支护工作。②基坑的东段部分（CDE段）地处兴宁路中的绿化带，离兴宁路路段最近的地方仅不到1m的距离，选用垂直的支护形式开展；基坑的南端靠近一根高压电线杆，基坑与电线杆之间的间距约为4.5m，同样选用垂直的支护形式。

（2）支护形式确定。①基坑EF、GH、J、KLM、NABC段周围的环境较为空旷，借助放坡插毛竹的方式开展对应的工作，坡度的比值达到1∶2。②基坑CDE、FG以及HJ段处在施工的道路绿化带中以及离电杆相对较近的地方，不具备放坡的条件，要求使用垂直的挖掘形式。该方案主要选用深搅桩重力式挡墙当作支护的体系。此外，为了确保高压线的稳定，还需在电线杆的周边使用树根桩来加以固定。

（3）地下水处理。①止水帷幕：该项目基坑的东面选用深搅桩挡土墙的形式进行支护，如图1所示。②降水规划：因为现场土质的含水量相对较少，透水性也相对较差，而基坑底部的含水量充足，透水性能也相对较强，并且有少部分的基坑已经挖到了粉土层，该层的层顶标高是3.9～11.9m，所以配置了53口管井为降水所用，其整体的深度为15m，直径约为350mm。同时，在电梯井以及集水井等井体的周边布置有轻型的井口，并布置排水沟或集水坑。

图1 挡墙设置图

3.3 具体施工工艺

（1）深搅桩施工顺序。深搅桩通常采用3台机器施工，并且3台机器具有固定的施工顺序，一般设置1号机器由西向东施工，2号机器朝相反的方向施工，3号机器从2号机器开始的方向由东向西施工。

（2）深搅桩挡土墙的施工方法。深搅桩挡土墙的具体施工方法是先进行预搅下沉作业，搅拌机下沉时通过灰浆泵将水泥灌注压入地基。过程中应当注意，如果发生堵塞情况，不要用水冲洗，可以尝试用水泥浆下压的方法来解决堵塞问题。当搅拌机到达预定高度，提升搅拌机进行水泥浇筑，搅拌机提升速度约1m/min即可。该作业可以反复操作，需要注意的是第二次的提升速度应小于第一次，然后按照该方法进行下一个桩柱的施工。

（3）施工过程中的问题处理。为了防止水泥浆液发生离析现象，应尽量保持输送过程的连续性，一旦出现输送过程暂停的问题，需立即将搅拌头沉入水面下0.5m位置，等待排除故障恢复输送再恢复施工。施工中深层搅拌桩可能会遇到阻碍而影响桩基施工进度，引发这种阻碍的因素较多，包括机械故障、土体中岩层等，在出现问题时应尽快找出原因并排除故障，以保证施工不会长时间停滞而影响工期。

施工中常见的问题及其解决方法如下：①搅拌机作业电流的数值增大时却发生搅拌钻头的下沉效率降低的问题，这可能是因为搅拌机在下沉的过程中遇见了障碍物，通常可以通过挖方回填来解决，当土层较硬，挖方回填难度较大时，可以加入适量泥浆再进行搅拌下沉。②搅拌下沉过程中可能出现输浆管爆裂的问题，这通常是由于输浆管中残留的水泥浆造成了堵塞或者输浆管间隙过小，解决办法是拆除输浆管，调整间隙至正常水平。③冷缝也是该项施工中常见的问题，项目工程的合理时间间隔是≤0.5d，如果想要提高施工效率，可以采用挡土墙支护等措施，从而有效降低冷缝发生的概率。

3.4 施工质量控制措施

（1）采用P·O42.5的硅酸盐水泥进行预先试桩，对所得试桩数据进行优化，调整至符合标准再进行施工作业。

（2）对商品砼的质量需进行严格的检验，符合施工要求的技术参数后才能装车运输，对于不同批次、时间的建筑材料，尽量都进行质量检验，防止抽检出现质量漏洞，导致工程质量问题。

（3）施工现场应当有相关的质量管控人员。质量管控人员应检查施工中的设备仪器和施工工艺，保证施工质量符合施工设计要求。

（4）相关人员应严格按照施工设计要求进行砂浆的配比，对量具进行相应的检测，并在灌注的过程中监测灌注压力、灌注速率。

（5）控制钻管的运行状态，特别注意将上下速率控制在规定范围内。如果设备出现故障，应及时关闭。设备修复后应进行再次喷浆，防止出现空桩断桩现象。施工现场实行工作日志制度，应严格按作业时间记录作业过程。

4 结束语

在建筑行业发展过程中，高层建筑基坑施工技术不断更新升级，对基坑结构开挖及支护施工的要求也在不断提高，因而基坑施工中需做好信息化管控，对各环节监测数据进行可视化模型建设及基坑参数分析，并且在实际基坑施工中根据具体情况进行方案调整，从而提升高层建筑整体稳定性。